無旁路煙塔合一配置脫硫系統(tǒng)運行特點及分析

臧 艷，況延良

(國華徐州發(fā)電有限公司，江蘇 徐州 221166)

國家環(huán)保政策要求“所有新建燃煤機組不得設(shè)置脫硫旁路煙道”，老機組鼓勵拆除旁路煙道，暫時保留旁路煙道的，必須實行鉛封。對于新建燃煤機組，采用煙囪還是冷卻塔排放煙氣沒有具體要求。隨著無旁路煙塔合一技術(shù)的成熟，其技術(shù)優(yōu)勢逐漸被認(rèn)識和接受，越來越多的新建燃煤機組采用無旁路煙塔合一技術(shù)已成為大趨勢。三河電廠2×300 MW機組在國內(nèi)第一個采用聯(lián)合風(fēng)機、無煙氣旁路、煙塔合一技術(shù)的脫硫裝置［1］。目前，徐州發(fā)電有限公司于2011年12月投產(chǎn)的2×1 000 MW機組采用亞洲最大的聯(lián)合風(fēng)機、無煙氣旁路、煙塔合一技術(shù)的脫硫裝置。

1 鍋爐燃燒系統(tǒng)

徐州發(fā)電有限公司2×1 000 MW機組鍋爐為超超臨界參數(shù)、變壓運行、螺旋管圈直流爐，鍋爐型號為SG3099/27.46－M545，蒸汽參數(shù)為27.46 MPa、605℃/603℃。

鍋爐燃燒系統(tǒng)的設(shè)計充分考慮環(huán)保和節(jié)能要求，采用ALSTOM公司的低 NOx切向燃燒系統(tǒng)LNTFS，在降低NOx排放的同時，著重考慮提高鍋爐不投油低負(fù)荷穩(wěn)燃能力和燃燒效率，防止?fàn)t膛結(jié)渣和高溫腐蝕。為電除塵器、脫硫系統(tǒng)的同步啟動創(chuàng)造了有利條件。

鍋爐燃燒系統(tǒng)配置6臺中速磨煤機，型號為HP1163，一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)。設(shè)有24支機械霧化式油槍，0號柴油，30%BMCR鍋爐負(fù)荷設(shè)計，油槍出力為2 000 kg/h，在鍋爐啟動階段和低負(fù)荷穩(wěn)燃時使用。2號磨煤機對應(yīng)的燃燒器改成微油點火燃燒器，兼有主燃燒器的功能，點火油槍型號為HRSYDH－YQK，出力為60～80 kg/h。在啟動階段和低負(fù)荷穩(wěn)燃時，投入微油點火燃燒器，節(jié)油率≥90%，且點火初期即可投入電除塵。每臺爐配2臺三室四電場靜電除塵器，24個相對獨立的電場，電除塵器效率保證≥99.85%。

圖1 無旁路、煙塔合一脫硫煙氣系統(tǒng)

2 無旁路煙塔合一脫硫煙氣系統(tǒng)

徐州發(fā)電有限公司采用一爐一塔、無煙氣旁路、煙塔合一濕法脫硫工藝，吸收塔塔徑為19.5 m，塔高為44.55 m，內(nèi)設(shè)4層噴淋層、2級除霧器、2層攪拌器、2運1備共3臺氧化風(fēng)機。燃煤含硫量為1.5%時，鍋爐BMCR工況下脫硫效率不低于95%，其煙氣系統(tǒng)如圖1所示。從鍋爐聯(lián)合引風(fēng)機來的原煙氣直接進入吸收塔進行脫硫降塵處理，脫硫后的凈煙氣經(jīng)玻璃鋼煙道進入煙塔中心，與塔內(nèi)水蒸氣混合后排入大氣。

3 無旁路煙塔合一配置方式特點

a.不單獨設(shè)置脫硫增壓風(fēng)機。脫硫增壓風(fēng)機和脫硫引風(fēng)機合并為“聯(lián)合引風(fēng)機”，既減少用地，又節(jié)約工程造價。

b.不設(shè)置煙囪。煙氣通過冷卻塔排放，達(dá)到“煙塔合一”。凈煙氣溫度約為50℃，采用耐腐蝕的玻璃鋼凈煙道。

c.無旁路煙道，不設(shè)置煙氣擋板門及密封加熱系統(tǒng)，省去脫硫系統(tǒng)的GGH，降低脫硫系統(tǒng)阻力，簡化脫硫系統(tǒng)工藝。

d.原煙道設(shè)置煙氣溫降和事故噴淋裝置［2］。

e.鍋爐與脫硫系統(tǒng)啟停必須同步。對脫硫裝置運行的穩(wěn)定性和可靠性要求較高。

4 無旁路煙塔合一配置方式操作控制要點

無旁路煙塔合一脫硫系統(tǒng)是鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)的一部分，脫硫裝置啟停受鍋爐機組啟停的限制，必須與機組同步協(xié)調(diào)進行。脫硫裝置的啟停操作與有旁路煙道的“鍋爐點火、穩(wěn)燃斷油、投電除塵、再投脫硫系統(tǒng)”有著本質(zhì)區(qū)別。無旁路煙塔合一脫硫裝置控制要點如下。

a.鍋爐具備點火條件，啟動“微油點火”系統(tǒng)。

b.煙塔進水、汽輪機循環(huán)水泵已運行。

c.脫硫裝置準(zhǔn)備就緒，具備啟動條件。

d.提前24 h投入電除塵加熱裝置。鍋爐點火前投入電除塵器，并降低參數(shù)運行。

e.啟動2臺漿液循環(huán)泵運行。

f.鍋爐“微油點火”，盡可能不用助燃油槍。

g.隨著機組負(fù)荷增大，完成后續(xù)的進程操作。

h.機組停機時，鍋爐熄火，停止脫硫系統(tǒng)、電除塵系統(tǒng)運行。

5 無旁路煙塔合一脫硫裝置的保護

當(dāng)鍋爐突然MFT或空預(yù)器緊急停運時，排煙溫度高達(dá)350℃。為在任何工況下都能確保吸收塔內(nèi)的煙氣溫度小于76℃，保證脫硫系統(tǒng)和玻璃鋼煙道的安全運行，在吸收塔入口的原煙道上設(shè)置了煙氣降溫和事故噴淋系統(tǒng)。事故噴淋系統(tǒng)由2級組成，均采用壓力霧化噴嘴，第一級采用高壓消防水作為水源，第二級采用自流低壓水，噴水水源由除霧器沖洗水泵提供，由事故噴淋水箱及噴嘴組成。高溫?zé)煔饨?jīng)過第一級減溫后，溫度由350℃降至160℃，再經(jīng)過第二級減溫，溫度由160℃降至75℃以下。當(dāng)鍋爐突然MFT或空預(yù)器緊急停運時，啟動煙氣降溫系統(tǒng)，使吸收塔入口煙溫低于160℃，若高于160℃，則自動啟動事故噴淋系統(tǒng)。

6 無旁路煙塔合一配置方式的影響

無旁路煙塔合一配置方式的特點決定了鍋爐機組啟動時，電除塵器、脫硫系統(tǒng)運行要先于鍋爐點火。為保證鍋爐機組安全運行，電除塵器、脫硫系統(tǒng)要有更高的可靠性、可控性和適應(yīng)性，同時盡可能避免鍋爐點火、低負(fù)荷燃燒階段和停爐階段對電除塵器極板、極線、吸收塔內(nèi)漿液品質(zhì)、循環(huán)水水質(zhì)造成污染。

6.1 對電除塵器運行的要求

a.電除塵器除塵效率的高低，很大程度上取決于電暈極的清潔程度和放電性能。若電暈極遭到油垢污染，放電尖端上積灰嚴(yán)重，將使尖端放電效應(yīng)減弱，電暈功率減小。因此，電場在運行中，要盡量保持電暈極不受污染，以保持良好的放電性能。從鍋爐點火到投粉初期的油粉混燒階段，一次風(fēng)溫低，風(fēng)速相對較高，爐膛內(nèi)擾動大，油、粉不能完全燃燒，煙氣中含有大量的可燃性油煙氣體、油垢等，此時的排煙溫度一般在90～100℃，進入電場后，極易吸附在電極上，難以清除，因此這一階段電場應(yīng)嚴(yán)禁投入運行。運行參數(shù)表明，電暈線污染后，放電強度減弱50%～60%，此時電場內(nèi)部溫度較低，達(dá)不到電場所需的溫度 (高于酸露點20～30℃)。雖然加熱裝置已在鍋爐點火前24 h投入運行，但加熱量有限，難以使電場內(nèi)平均溫度高于酸露點。若電場投入運行，可能造成電極等金屬部件的低溫腐蝕，還會粘結(jié)煙氣中的飛灰，引起電場內(nèi)積灰、灰斗堵灰、絕緣瓷支柱和瓷套管表面放電，甚至使電極短路，導(dǎo)致整流器跳閘。

b.電除塵器設(shè)計單位、制造廠家應(yīng)優(yōu)化設(shè)計方案，采用新工藝、新材料，適當(dāng)增大加熱功率，以提高電除塵器的初始溫度，適應(yīng)低溫條件下的運行［3］。

6.2 對脫硫系統(tǒng)運行的影響

無旁路煙塔合一配置方式的脫硫工藝容易發(fā)生漿液污染事件，導(dǎo)致吸收塔漿液品質(zhì)惡化。

6.2.1 漿液品質(zhì)惡化的主要原因

a.鍋爐點火和低負(fù)荷燃燒階段煙溫較低，電除塵器電極易遭到污染、低溫腐蝕、電場積灰、積碳自燃、短路跳閘等;電除塵器運行參數(shù)、電場投運數(shù)量均達(dá)不到正常要求，使收塵效果降低，導(dǎo)致FGD入口粉塵濃度超標(biāo)［4］，含有大量惰性物質(zhì)的雜質(zhì)進入吸收塔，使?jié){液中重金屬離子含量增高。

b.鍋爐點火和低負(fù)荷燃燒階段燃燒效率較低，高負(fù)荷時爐膛局部缺氧燃燒，煙氣中含有大量不完全燃燒的可燃性油煙氣體，很難被高壓電場捕集而逃逸電除塵器進入吸收塔，造成漿液中有機物含量增加。

6.2.2 漿液品質(zhì)惡化的危害

煙氣中過量的灰塵和不完全燃燒的可燃性油煙氣體對吸收塔內(nèi)漿液的污染，輕則造成漿液起泡溢流;重則造成吸收塔漿液“中毒”，pH值無法控制，抑制SO2的吸收，氧化反應(yīng)效果變差，漿液中亞硫酸鹽含量升高，脫硫效率大幅下降，甚至被迫停機。

6.2.3 漿液品質(zhì)惡化的處理原則

a.鍋爐機組由點火啟動轉(zhuǎn)入正常運行后，首先進行漿液置換，將遭受污染的漿液排出吸收塔，臨時儲存在事故漿液箱內(nèi)靜置，待漿液恢復(fù)正常后，再慢慢消化。漿液置換后，吸收塔內(nèi)的漿液濃度不得低于10%，以維持吸收塔漿液反應(yīng)所需的石膏晶種。

b.石膏漿液深度脫水，將影響雜質(zhì)逐步排出系統(tǒng)。通過調(diào)整石膏旋流子的運行數(shù)量，維持氣液分離器的負(fù)壓，可保證石膏漿液的脫水效果。

c.加大廢水排放量，降低漿液中重金屬離子、Cl離子、有機物、懸浮物及各種雜質(zhì)的含量［5］。

d.根據(jù)吸收塔漿液起泡溢流程度，加入適量的脫硫?qū)Ｓ孟輨?/p>

e.根據(jù)吸收塔漿液“中毒”程度，加入適量的脫硫添加劑，逐步提高pH值，恢復(fù)漿液的反應(yīng)活性。

6.3 對汽輪機循環(huán)水品質(zhì)的影響

對汽輪機循環(huán)水品質(zhì)的影響主要發(fā)生在機組調(diào)試階段和電除塵器出現(xiàn)異常的工況下，逃逸電除塵器的灰塵，經(jīng)過吸收塔漿液的洗滌，仍沒有被分離下來。凈煙氣攜帶的煙塵和石膏微粒進入冷卻塔，導(dǎo)致循環(huán)水的濁度升至40 mg/L。在1號煙塔內(nèi)放置托盤，收集水塔內(nèi)的冷凝水，60 h后取出，托盤內(nèi)冷凝水約為2 L，托盤底部有沉積物，為煙氣攜帶的粉煤灰或石膏混合物，如圖2所示。若循環(huán)水品質(zhì)惡化，將導(dǎo)致凝汽器真空下降，影響機組負(fù)荷。目前，國內(nèi)已運行的采用無旁路煙塔合一脫硫工藝的機組，還未發(fā)生過循環(huán)水品質(zhì)惡化的事件。

6.4 對點火方式的要求

無旁路煙塔合一脫硫工藝的應(yīng)用，對燃煤鍋爐的點火和低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)提出了更高要求，將促進等離子點火技術(shù)、微油點火技術(shù)的應(yīng)用和推廣。這種點火技術(shù)，不但經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保，而且具有良好的低負(fù)荷穩(wěn)燃性能，點火初期即可投入電除塵，可有效防止鍋爐啟動和低負(fù)荷燃燒階段油煙、灰塵對吸收塔漿液造成污染。

圖2 1號煙塔托盤底部的沉積物

7 結(jié)束語

無旁路煙塔合一脫硫系統(tǒng)是鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)的一部分。鍋爐啟停方式、燃燒工況直接影響吸收塔的漿液品質(zhì)，而脫硫系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行對鍋爐機組的安全經(jīng)濟運行至關(guān)重要，若脫硫系統(tǒng)故障停運或檢修，機組必須停運。要確保脫硫系統(tǒng)安全運行，除了做好脫硫運行維護工作外，還要從根源上解決問題，即電除塵器在鍋爐點火及低負(fù)荷燃燒階段，電暈線污染、電場故障跳閘、效率低下、逃逸粉塵和油煙氣體對吸收塔內(nèi)漿液的污染問題。

［1］蔣叢進，封乾君.國華三河電廠脫硫裝置取消煙氣旁路技術(shù) ［J］.中國電力，2007，52(11):93－96.

［2］黃 濤.大型燃煤火電機組取消脫硫旁路煙道的應(yīng)對措施［J］.電力環(huán)境保護，2009，25(4):36－37.

［3］DL/T461—2004，燃煤電廠電除塵器運行維護導(dǎo)則 ［S］.

［4］況延良.GGH堵灰原因分析及處理［J］.東北電力技術(shù)，2010，31(4):42－44.

［5］GHFD－09－TB－01—2012，環(huán)境保護設(shè)施運行維護標(biāo)準(zhǔn)［S］.